{"id":48219,"date":"2019-11-08T16:54:27","date_gmt":"2019-11-08T15:54:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-eficiencia-termica-do-ciclo-rankine-definicao\/"},"modified":"2020-01-28T08:28:29","modified_gmt":"2020-01-28T07:28:29","slug":"o-que-e-eficiencia-termica-do-ciclo-rankine-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-eficiencia-termica-do-ciclo-rankine-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo Rankine – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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Efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo de Rankine.\u00a0Para calcular a efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo Rankine (sem reaquecimento), os engenheiros usam a primeira lei da termodin\u00e2mica em termos de entalpia.\u00a0Engenharia T\u00e9rmica<\/div>\n<\/div>\n
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Efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo Rankine<\/h2>\n
\"termodin\u00e2mica<\/a>
Ciclo de Rankine – Termodin\u00e2mica como ci\u00eancia de convers\u00e3o de energia<\/figcaption><\/figure>\n

O\u00a0ciclo Rankine<\/strong>\u00a0descreve de perto os processos em motores t\u00e9rmicos a vapor comumente encontrados na maioria das\u00a0usinas termel\u00e9tricas<\/strong>\u00a0.\u00a0As fontes de calor usadas nessas usinas s\u00e3o geralmente a combust\u00e3o de combust\u00edveis f\u00f3sseis, como carv\u00e3o, g\u00e1s natural ou tamb\u00e9m a\u00a0fiss\u00e3o nuclear<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

Uma\u00a0usina<\/strong><\/a>\u00a0nuclear (\u00a0usina<\/strong><\/a>\u00a0nuclear) se parece com uma usina termel\u00e9trica padr\u00e3o, com uma exce\u00e7\u00e3o.\u00a0A fonte de calor na usina nuclear \u00e9 um\u00a0reator nuclear<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Como \u00e9 t\u00edpico em todas as centrais t\u00e9rmicas convencionais, o calor \u00e9 usado para gerar\u00a0vapor<\/a>\u00a0que aciona uma turbina a vapor conectada a um gerador que produz eletricidade.<\/p>\n

Normalmente, a maioria das\u00a0usinas nucleares<\/strong>\u00a0opera\u00a0turbinas a vapor de condensa\u00e7\u00e3o de v\u00e1rios est\u00e1gios<\/strong>\u00a0.\u00a0Nessas turbinas, o est\u00e1gio de alta press\u00e3o recebe\u00a0vapor<\/a>\u00a0(esse vapor \u00e9 quase o vapor saturado – x = 0,995 – ponto C na figura;\u00a06 MPa<\/strong>\u00a0; 275,6 \u00b0 C) de um gerador de vapor e o esgota no separador-reaquecedor de umidade (ponto D )\u00a0O vapor deve ser reaquecido para evitar danos que possam ser causados \u200b\u200b\u00e0s p\u00e1s da turbina a vapor por vapor de\u00a0baixa qualidade<\/a>\u00a0.\u00a0O reaquecedor aquece o vapor (ponto D) e, em seguida, o vapor \u00e9 direcionado para o est\u00e1gio de baixa press\u00e3o da turbina a vapor, onde se expande (pontos E a F).\u00a0O vapor exaurido condensa no condensador e est\u00e1 a uma press\u00e3o bem abaixo da atmosf\u00e9rica (press\u00e3o absoluta de0,008 MPa<\/strong>\u00a0) e est\u00e1 em um estado parcialmente condensado (ponto F), tipicamente com uma qualidade pr\u00f3xima a 90%.<\/p>\n

Nesse caso, geradores de vapor, turbinas a vapor, condensadores e bombas de \u00e1gua de alimenta\u00e7\u00e3o constituem um motor t\u00e9rmico, sujeito \u00e0s limita\u00e7\u00f5es de efici\u00eancia impostas pela\u00a0segunda lei da termodin\u00e2mica<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0No caso ideal (sem atrito, processos revers\u00edveis, design perfeito), este motor t\u00e9rmico teria uma\u00a0efici\u00eancia<\/a>\u00a0de\u00a0Carnot<\/a>\u00a0de<\/p>\n

= 1 – T\u00a0frio<\/sub>\u00a0\/ T\u00a0quente<\/sub>\u00a0= 1 – 315\/549 = 42,6%<\/p>\n

onde a temperatura do reservat\u00f3rio quente \u00e9 de 275,6 \u00b0 C (548,7 K), a temperatura do reservat\u00f3rio frio \u00e9 de 41,5 \u00b0 C (314,7 K).\u00a0Mas a usina nuclear \u00e9 o\u00a0verdadeiro motor t\u00e9rmico<\/strong>\u00a0, no qual os processos termodin\u00e2micos s\u00e3o de alguma forma irrevers\u00edveis.\u00a0Eles n\u00e3o s\u00e3o feitos infinitamente devagar.\u00a0Em dispositivos reais (como turbinas, bombas e compressores), um atrito mec\u00e2nico e perdas de calor causam mais perdas de efici\u00eancia.<\/p>\n

Para calcular a\u00a0efici\u00eancia t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0do\u00a0ciclo Rankine<\/strong>\u00a0mais simples\u00a0(sem reaquecimento), os engenheiros usam a\u00a0primeira lei da termodin\u00e2mica em termos de entalpia<\/strong><\/a>\u00a0e n\u00e3o em energia interna.<\/p>\n

A primeira lei em termos de entalpia \u00e9:<\/p>\n

dH = dQ + Vdp<\/strong><\/em><\/p>\n

Nesta equa\u00e7\u00e3o, o termo\u00a0Vdp<\/em><\/strong>\u00a0\u00e9 um\u00a0trabalho de processo de fluxo.\u00a0<\/strong>Este trabalho, \u00a0\u00a0Vdp<\/em><\/strong>\u00a0, \u00e9 usado para\u00a0sistemas de fluxo aberto<\/strong>\u00a0como uma\u00a0turbina<\/strong>\u00a0ou uma\u00a0bomba<\/strong>\u00a0na qual existe um\u00a0“dp”<\/strong>\u00a0, ou seja, mudan\u00e7a de press\u00e3o.\u00a0N\u00e3o h\u00e1 altera\u00e7\u00f5es no\u00a0volume de controle<\/a>\u00a0.\u00a0Como pode ser visto, essa forma de lei\u00a0simplifica a descri\u00e7\u00e3o da transfer\u00eancia de energia<\/strong>\u00a0.\u00a0A press\u00e3o constante<\/strong>\u00a0, a\u00a0mudan\u00e7a de entalpia<\/strong>\u00a0\u00e9 igual \u00e0\u00a0energia<\/strong>\u00a0transferida do ambiente atrav\u00e9s do aquecimento:<\/p>\n

\n
\n

Processo isob\u00e1rico (Vdp = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = dQ \u2192 Q = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

Na entropia constante<\/span><\/strong>\u00a0, ou seja, no processo isentr\u00f3pico, a\u00a0<\/span>mudan\u00e7a de entalpia<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 igual ao\u00a0<\/span>trabalho do processo de fluxo<\/span><\/strong>\u00a0realizado no ou pelo sistema:<\/span><\/p>\n

Processo isentr\u00f3pico (dQ = 0):<\/span><\/strong><\/p>\n

dH = Vdp \u2192 W = H\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0– H\u00a0<\/span><\/strong>1<\/span><\/sub><\/strong><\/p>\n

\u00c9 \u00f3bvio que ser\u00e1 muito \u00fatil na an\u00e1lise de ambos os ciclos termodin\u00e2micos usados \u200b\u200bna engenharia de energia, ou seja, no ciclo de Brayton e no ciclo de Rankine.<\/span><\/p>\n

A\u00a0<\/span>entalpia<\/span><\/strong>\u00a0pode ser transformada em uma\u00a0vari\u00e1vel\u00a0<\/span>intensiva<\/span><\/strong>\u00a0ou\u00a0<\/span>espec\u00edfica<\/span><\/strong>\u00a0dividindo-se pela\u00a0<\/span>massa<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0<\/span>Os engenheiros usam mais a\u00a0<\/span><\/strong>entalpia espec\u00edfica<\/span><\/strong>\u00a0na an\u00e1lise termodin\u00e2mica do que a pr\u00f3pria entalpia.\u00a0Ele \u00e9 tabulado nas\u00a0<\/span>tabelas de vapor,<\/span><\/strong><\/a>\u00a0juntamente com o\u00a0<\/span>volume\u00a0<\/span><\/a>espec\u00edfico<\/span><\/a>\u00a0e\u00a0a energia interna espec\u00edfica<\/a>\u00a0.\u00a0A efici\u00eancia t\u00e9rmica desse ciclo simples de Rankine e em termos de entalpias espec\u00edficas seria:<\/span><\/p>\n

\"efici\u00eancia<\/a><\/p>\n

\u00c9 uma equa\u00e7\u00e3o muito simples e, para determinar a efici\u00eancia t\u00e9rmica, voc\u00ea pode usar os dados das\u00a0<\/span>tabelas de vapor<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Nas modernas usinas nucleares, a efici\u00eancia t\u00e9rmica geral \u00e9 de cerca de\u00a0<\/span>um ter\u00e7o<\/span><\/strong>\u00a0(33%); portanto, s\u00e3o necess\u00e1rios\u00a0<\/span>3000 MWth<\/span><\/strong>\u00a0de energia t\u00e9rmica da rea\u00e7\u00e3o de fiss\u00e3o para gerar\u00a0<\/span>1000 MWe<\/span><\/strong>\u00a0de energia el\u00e9trica.\u00a0O motivo est\u00e1 na temperatura do vapor relativamente baixa (\u00a0<\/span>6 MPa<\/span><\/strong>\u00a0; 275,6 \u00b0 C).\u00a0Efici\u00eancias mais altas podem ser alcan\u00e7adas aumentando a\u00a0<\/span>temperatura<\/span><\/strong>do vapor.\u00a0Mas isso requer um aumento nas press\u00f5es dentro de caldeiras ou geradores de vapor.\u00a0No entanto, considera\u00e7\u00f5es metal\u00fargicas imp\u00f5em limites superiores a essas press\u00f5es.\u00a0Em compara\u00e7\u00e3o com outras fontes de energia, a efici\u00eancia t\u00e9rmica de 33% n\u00e3o \u00e9 grande.\u00a0Mas deve-se notar que as usinas nucleares s\u00e3o muito mais complexas que as usinas de combust\u00edveis f\u00f3sseis e \u00e9 muito mais f\u00e1cil queimar combust\u00edveis f\u00f3sseis do que gerar energia a partir de combust\u00edveis nucleares.\u00a0As usinas subcr\u00edticas de combust\u00edveis f\u00f3sseis, que s\u00e3o operadas sob\u00a0<\/span>press\u00e3o cr\u00edtica<\/span><\/strong>\u00a0(ou seja, inferiores a 22,1 MPa), podem atingir uma efici\u00eancia de 36 a 40%.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Este artigo \u00e9 baseado na tradu\u00e7\u00e3o autom\u00e1tica do artigo original em ingl\u00eas. Para mais informa\u00e7\u00f5es, consulte o artigo em ingl\u00eas. Voc\u00ea pode nos ajudar. Se voc\u00ea deseja corrigir a tradu\u00e7\u00e3o, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formul\u00e1rio de tradu\u00e7\u00e3o on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradu\u00e7\u00e3o o mais r\u00e1pido poss\u00edvel. Obrigado.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo de Rankine.\u00a0Para calcular a efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo Rankine (sem reaquecimento), os engenheiros usam a primeira lei da termodin\u00e2mica em termos de entalpia.\u00a0Engenharia T\u00e9rmica Efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo Rankine Ciclo de Rankine – Termodin\u00e2mica como ci\u00eancia de convers\u00e3o de energia O\u00a0ciclo Rankine\u00a0descreve de perto os processos em motores t\u00e9rmicos a vapor … Ler mais<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[14],"tags":[],"yoast_head":"\nO que \u00e9 efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo Rankine - Defini\u00e7\u00e3o<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Efici\u00eancia t\u00e9rmica do ciclo de Rankine. 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